JP2023001827A - semiconductor storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態は、半導体記憶装置に関する。 This embodiment relates to a semiconductor memory device.
半導体記憶装置の高集積化に伴い、半導体記憶装置の三次元化に関する検討が進められている。 2. Description of the Related Art As semiconductor memory devices become more highly integrated, considerations are being made on making semiconductor memory devices three-dimensional.
高速に動作する半導体記憶装置を提供する。 A semiconductor memory device that operates at high speed is provided.
一の実施形態に係る半導体記憶装置は、基板と、基板の表面と交差する第1方向に並ぶ複数のメモリ層と、複数のメモリ層よりも基板に近い位置、又は、複数のメモリ層よりも基板から遠い位置に設けられた第1配線と、複数のメモリ層と第1配線との間に設けられたトランジスタ層と、第1方向に延伸し複数のメモリ層及びトランジスタ層に接続された第2配線と、を備える。複数のメモリ層は、それぞれ、メモリ部と、メモリ部及び第2配線の間に電気的に接続された第1半導体層と、第1半導体層と対向する第1電極と、を備える。また、複数のメモリ層は、それぞれ、第1方向と交差する第2方向に延伸し、第1電極に接続された第3配線と、第3配線の第2方向における一端部に接続された第2半導体層と、第2半導体層と対向する第2電極と、を備える。トランジスタ層は、第1配線及び第2配線の間に電気的に接続された第3半導体層と、第3半導体層と対向する第3電極と、を備える。 A semiconductor memory device according to one embodiment includes a substrate, a plurality of memory layers arranged in a first direction intersecting the surface of the substrate, and a position closer to the substrate than the memory layers or closer to the memory layers than the memory layers. a first wiring provided far from a substrate; a transistor layer provided between the plurality of memory layers and the first wiring; and a first wiring extending in the first direction and connected to the plurality of memory layers and the transistor layer. 2 wiring; Each of the plurality of memory layers includes a memory section, a first semiconductor layer electrically connected between the memory section and the second wiring, and a first electrode facing the first semiconductor layer. Further, the plurality of memory layers each extend in a second direction that intersects with the first direction, a third wiring connected to the first electrode, and a third wiring connected to one end of the third wiring in the second direction. It comprises two semiconductor layers and a second electrode facing the second semiconductor layer. The transistor layer includes a third semiconductor layer electrically connected between the first wiring and the second wiring, and a third electrode facing the third semiconductor layer.
次に、実施形態に係る半導体記憶装置を、図面を参照して詳細に説明する。尚、以下の実施形態はあくまでも一例であり、本発明を限定する意図で示されるものではない。また、以下の図面は模式的なものであり、説明の都合上、一部の構成等が省略される場合がある。また、複数の実施形態について共通する部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。 Next, semiconductor memory devices according to embodiments will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. Also, the drawings below are schematic, and for convenience of explanation, some configurations and the like may be omitted. Moreover, the same code|symbol may be attached|subjected to the part which is common to several embodiment, and description may be abbreviate|omitted.
また、本明細書において「半導体記憶装置」と言った場合には、メモリダイを意味する事もあるし、メモリチップ、メモリカード、SSD(Solid State Drive)等の、コントローラダイを含むメモリシステムを意味する事もある。更に、スマートホン、タブレット端末、パーソナルコンピュータ等の、ホストコンピュータを含む構成を意味する事もある。 In this specification, the term "semiconductor memory device" may mean a memory die, or a memory system including a controller die such as a memory chip, memory card, SSD (Solid State Drive), or the like. There are things to do. Furthermore, it may also mean a configuration including a host computer, such as a smart phone, tablet terminal, or personal computer.
また、本明細書において、第1の構成が第2の構成に「電気的に接続されている」と言った場合、第1の構成は第2の構成に直接接続されていても良いし、第1の構成が第2の構成に配線、半導体部材又はトランジスタ等を介して接続されていても良い。例えば、3つのトランジスタを直列に接続した場合には、2つ目のトランジスタがOFF状態であったとしても、1つ目のトランジスタは3つ目のトランジスタに「電気的に接続」されている。 Further, in this specification, when the first configuration is said to be "electrically connected" to the second configuration, the first configuration may be directly connected to the second configuration, The first configuration may be connected to the second configuration via wiring, semiconductor members, transistors, or the like. For example, if three transistors are connected in series, the first transistor is "electrically connected" to the third transistor even though the second transistor is in the OFF state.
また、本明細書においては、基板の上面に対して平行な所定の方向をX方向、基板の上面に対して平行で、X方向と垂直な方向をY方向、基板の上面に対して垂直な方向をZ方向と呼ぶ。 In this specification, a predetermined direction parallel to the upper surface of the substrate is the X direction, a direction parallel to the upper surface of the substrate and perpendicular to the X direction is the Y direction, and a direction perpendicular to the upper surface of the substrate is the Y direction. The direction is called the Z direction.
また、本明細書においては、所定の面に沿った方向を第1方向、この所定の面に沿って第1方向と交差する方向を第2方向、この所定の面と交差する方向を第3方向と呼ぶことがある。これら第1方向、第2方向及び第3方向は、X方向、Y方向及びZ方向のいずれかと対応していても良いし、対応していなくても良い。 Further, in this specification, the direction along a predetermined plane is the first direction, the direction intersecting the first direction along the predetermined plane is the second direction, and the direction intersecting the predetermined plane is the third direction. It is sometimes called direction. These first, second and third directions may or may not correspond to any of the X, Y and Z directions.
また、本明細書において、「上」や「下」等の表現は、基板を基準とする。例えば、上記Z方向に沿って基板から離れる向きを上と、Z方向に沿って基板に近付く向きを下と呼ぶ。また、ある構成について下面や下端と言う場合には、この構成の基板側の面や端部を意味する事とし、上面や上端と言う場合には、この構成の基板と反対側の面や端部を意味する事とする。また、X方向又はY方向と交差する面を側面等と呼ぶ。 In this specification, expressions such as "upper" and "lower" are based on the substrate. For example, the direction away from the substrate along the Z direction is called up, and the direction toward the substrate along the Z direction is called down. In addition, when referring to the lower surface or the lower end of a certain structure, it means the surface or the end of the structure on the side of the substrate, and when referring to the upper surface or the upper end, the surface or the end of the structure opposite to the substrate is meant. It means the part. Also, a surface that intersects the X direction or the Y direction is called a side surface or the like.
[第1実施形態]
[回路構成]
図1は、第1実施形態に係る半導体記憶装置の構成を示す模式的な回路図である。図1に示す様に、本実施形態に係る半導体記憶装置は、メモリセルアレイMCAを備える。メモリセルアレイMCAは、複数のメモリ層ML0~ML2と、トランジスタ層TLと、これら複数のメモリ層ML0~ML2及びトランジスタ層TLに接続された複数のビット線BLと、トランジスタ層TLを介して複数のビット線BLに電気的に接続された複数のグローバルビット線GBLと、複数のメモリ層ML0~ML2に接続されたプレート線PLと、を備える。
[First embodiment]
[Circuit configuration]
FIG. 1 is a schematic circuit diagram showing the configuration of the semiconductor memory device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the semiconductor memory device according to this embodiment includes a memory cell array MCA. The memory cell array MCA includes a plurality of memory layers ML0 to ML2, a transistor layer TL, a plurality of bit lines BL connected to the plurality of memory layers ML0 to ML2 and the transistor layer TL, and a plurality of memory layers via the transistor layer TL. It includes a plurality of global bit lines GBL electrically connected to bit lines BL, and plate lines PL connected to a plurality of memory layers ML0 to ML2.
メモリ層ML0~ML2は、それぞれ、複数のワード線WL0~WL2と、これら複数のワード線WL0~WL2に接続された複数のメモリセルMCと、を備える。メモリセルMCは、それぞれ、トランジスタTrCと、キャパシタCpCと、を備える。トランジスタTrCのソース電極は、ビット線BLに接続されている。トランジスタTrCのドレイン電極は、キャパシタCpCに接続されている。トランジスタTrCのゲート電極は、ワード線WL0~WL2のいずれかに接続されている。キャパシタCpCの一方の電極は、トランジスタTrCのドレイン電極に接続されている。キャパシタCpCの他方の電極は、プレート線PLに接続されている。 The memory layers ML0 to ML2 each include a plurality of word lines WL0 to WL2 and a plurality of memory cells MC connected to the word lines WL0 to WL2. Each memory cell MC includes a transistor TrC and a capacitor CpC. A source electrode of the transistor TrC is connected to the bit line BL. A drain electrode of the transistor TrC is connected to the capacitor CpC. A gate electrode of the transistor TrC is connected to one of word lines WL0 to WL2. One electrode of the capacitor CpC is connected to the drain electrode of the transistor TrC. The other electrode of capacitor CpC is connected to plate line PL.
尚、各ビット線BLは、複数のメモリ層ML0~ML2に対応する複数のメモリセルMCに接続されている。 Each bit line BL is connected to a plurality of memory cells MC corresponding to a plurality of memory layers ML0-ML2.
また、メモリ層ML0~ML2は、それぞれ、複数のワード線WL0~WL2に対応して設けられた複数のトランジスタTrL0a,TrL0b,TrL1a,TrL1b,TrL2a,TrL2b(以下、「トランジスタTrL」と呼ぶ場合がある。)を備える。トランジスタTrLのドレイン電極は、ワード線WL0~WL2のいずれかに接続されている。トランジスタTrLのソース電極は、それぞれ、ワード線選択線LW0a,LW0b,LW1a,LW1b,LW2a,LW2b(以下、「ワード線選択線LW」と呼ぶ場合がある。)に接続されている。トランジスタTrLのゲート電極は、それぞれ、層選択線LL0a,LL0b,LL1a,LL1b,LL2a,LL2b(以下、「層選択線LL」と呼ぶ場合がある。)に接続されている。 The memory layers ML0 to ML2 include a plurality of transistors TrL0a, TrL0b, TrL1a, TrL1b, TrL2a, and TrL2b (hereinafter sometimes referred to as "transistors TrL") provided corresponding to a plurality of word lines WL0 to WL2, respectively. There is.). A drain electrode of the transistor TrL is connected to one of word lines WL0 to WL2. Source electrodes of the transistors TrL are connected to word line selection lines LW0a, LW0b, LW1a, LW1b, LW2a, and LW2b (hereinafter sometimes referred to as "word line selection lines LW"). Gate electrodes of the transistors TrL are connected to layer selection lines LL0a, LL0b, LL1a, LL1b, LL2a, and LL2b (hereinafter sometimes referred to as "layer selection lines LL").
尚、ワード線選択線LWは、複数のメモリ層ML0~ML2に対応する複数のトランジスタTrLに接続されている。また、層選択線LL0a,LL1a,LL2aは、それぞれ、メモリ層ML0~ML2に対応する全てのトランジスタTrL0a,TrL1a,TrL2aに共通に接続されている。同様に、層選択線LL0b,LL1b,LL2bは、それぞれ、メモリ層ML0~ML2に対応する全てのトランジスタTrL0b,TrL1b,TrL2bに共通に接続されている。 The word line selection line LW is connected to a plurality of transistors TrL corresponding to a plurality of memory layers ML0-ML2. Further, the layer selection lines LL0a, LL1a, LL2a are commonly connected to all the transistors TrL0a, TrL1a, TrL2a corresponding to the memory layers ML0 to ML2, respectively. Similarly, the layer select lines LL0b, LL1b, LL2b are commonly connected to all the transistors TrL0b, TrL1b, TrL2b corresponding to the memory layers ML0 to ML2, respectively.
トランジスタ層TLは、複数のビット線選択線LB0~LB2と、複数のビット線選択線LB0~LB2に接続された複数のトランジスタTrBと、を備える。トランジスタTrBのソース電極は、グローバルビット線GBLに接続されている。トランジスタTrBのドレイン電極は、ビット線BLに接続されている。トランジスタTrBのゲート電極は、ビット線選択線LB0~LB2のいずれかに接続されている。 The transistor layer TL includes a plurality of bit line selection lines LB0 to LB2 and a plurality of transistors TrB connected to the plurality of bit line selection lines LB0 to LB2. A source electrode of the transistor TrB is connected to the global bit line GBL. A drain electrode of the transistor TrB is connected to the bit line BL. A gate electrode of the transistor TrB is connected to one of bit line selection lines LB0 to LB2.
また、トランジスタ層TLは、それぞれ、複数のビット線選択線LB0~LB2に対応して設けられた複数のトランジスタTrTa,TrTb(以下、「トランジスタTrT」と呼ぶ場合がある。)を備える。トランジスタTrTのドレイン電極は、ビット線選択線LB0~LB2のいずれかに接続されている。トランジスタTrTのソース電極は、それぞれ、ワード線選択線LWに接続されている。トランジスタTrTのゲート電極は、それぞれ、配線LTa,LTb(以下、「配線LT」と呼ぶ場合がある。)に接続されている。 Further, the transistor layer TL includes a plurality of transistors TrTa and TrTb (hereinafter sometimes referred to as "transistors TrT") provided corresponding to the plurality of bit line selection lines LB0 to LB2. A drain electrode of the transistor TrT is connected to one of bit line selection lines LB0 to LB2. Source electrodes of the transistors TrT are connected to word line selection lines LW. Gate electrodes of the transistor TrT are connected to wirings LTa and LTb (hereinafter sometimes referred to as "wirings LT"), respectively.
尚、配線LTaは、全てのトランジスタTrTaに共通に接続されている。同様に、配線LTbは、全てのトランジスタTrTbに共通に接続されている。 Note that the wiring LTa is commonly connected to all the transistors TrTa. Similarly, the wiring LTb is commonly connected to all the transistors TrTb.
[読出動作]
図2は、第1実施形態に係る半導体記憶装置の読出動作について説明するための模式的な回路図である。
[Read operation]
FIG. 2 is a schematic circuit diagram for explaining the read operation of the semiconductor memory device according to the first embodiment.
読出動作に際しては、複数のメモリ層ML0~ML2のうちの一つを選択する。図示の例では、メモリ層ML0が選択されている。メモリ層ML0~ML2の選択に際しては、例えば、複数の層選択線LL0a,LL1a,LL2aのうち、読出動作の対象となるメモリ層ML0に対応する層選択線LL0aに電圧VON´を供給し、その他の層選択線LL1a,LL2aに電圧VOFF´を供給する。また、例えば、複数の層選択線LL0b,LL1b,LL2bのうち、読出動作の対象となるメモリ層ML0に対応する層選択線LL0bに電圧VOFF´を供給し、その他の層選択線LL1b,LL2bに電圧VON´を供給する。また、配線LTaに電圧VON´を供給し、配線LTbに電圧VOFF´を供給する。 For read operation, one of the memory layers ML0 to ML2 is selected. In the illustrated example, the memory layer ML0 is selected. When selecting the memory layers ML0 to ML2, for example, among the plurality of layer selection lines LL0a, LL1a, and LL2a, the layer selection line LL0a corresponding to the memory layer ML0 to be read is supplied with the voltage V ON ', A voltage V OFF ' is supplied to the other layer selection lines LL1a and LL2a. Further, for example, among the plurality of layer selection lines LL0b, LL1b, LL2b, the layer selection line LL0b corresponding to the memory layer ML0 to be read is supplied with the voltage V OFF ', and the other layer selection lines LL1b, LL2b are supplied. is supplied with a voltage V ON '. Further, the voltage V ON ' is supplied to the wiring LTa, and the voltage V OFF ' is supplied to the wiring LTb.
電圧VON´は、例えば、トランジスタTrL,TrTをON状態とする程度の大きさを有する。電圧VOFF´は、例えば、トランジスタTrL,TrTをOFF状態とする程度の大きさを有する。例えば、トランジスタTrL,TrTがNMOSトランジスタである場合、電圧VON´は、電圧VOFF´よりも大きい。また、例えば、トランジスタTrL,TrTがPMOSトランジスタである場合、電圧VON´は、電圧VOFF´よりも小さい。 The voltage V ON ' has, for example, a magnitude sufficient to turn on the transistors TrL and TrT. The voltage V OFF ' has a magnitude that, for example, turns off the transistors TrL and TrT. For example, if the transistors TrL and TrT are NMOS transistors , the voltage VON' is greater than the voltage VOFF'. Further, for example, when the transistors TrL and TrT are PMOS transistors, the voltage V ON ' is smaller than the voltage V OFF '.
また、読出動作に際しては、複数のワード線WL0~WL2のうちの一つを選択する。図示の例では、ワード線WL0が選択されている。ワード線WL0~WL2の選択に際しては、例えば、複数のワード線選択線LW0a,LW1a,LW2aのうち、読出動作の対象となるワード線WL0に対応するワード線選択線LW0aに電圧VONを供給し、その他の層選択線LW1a,LW2aに電圧VOFFを供給する。また、例えば、複数のワード線選択線LW0b,LW1b,LW2bに、電圧VOFFを供給する。 Further, one of the plurality of word lines WL0 to WL2 is selected for read operation. In the illustrated example, word line WL0 is selected. When selecting the word lines WL0 to WL2, for example, among the plurality of word line selection lines LW0a, LW1a, and LW2a, the word line selection line LW0a corresponding to the word line WL0 to be read is supplied with the voltage VON. , and other layer selection lines LW1a and LW2a. Also, for example, a voltage VOFF is supplied to a plurality of word line selection lines LW0b, LW1b , and LW2b.
電圧VONは、例えば、トランジスタTrC,TrBをON状態とする程度の大きさを有する。電圧VOFFは、例えば、トランジスタTrC,TrBをOFF状態とする程度の大きさを有する。例えば、トランジスタTrC,TrBがNMOSトランジスタである場合、電圧VONは、電圧VOFFよりも大きい。また、例えば、トランジスタTrC,TrBがPMOSトランジスタである場合、電圧VONは、電圧VOFFよりも小さい。 The voltage V ON has, for example, a magnitude sufficient to turn on the transistors TrC and TrB. The voltage VOFF has a magnitude that, for example, turns off the transistors TrC and TrB. For example, if the transistors TrC and TrB are NMOS transistors , the voltage VON is greater than the voltage VOFF. Further, for example, when the transistors TrC and TrB are PMOS transistors , the voltage VON is smaller than the voltage VOFF.
ここで、読出動作の対象であるメモリセルMC(以下、「選択メモリセルMC」と呼ぶ。)に接続されたワード線WL0(以下、「選択ワード線WL0」と呼ぶ。)には、トランジスタTrL0aを介して、電圧VONが供給される。これにより、選択メモリセルMC中のトランジスタTrCがON状態となる。また、選択メモリセルMCに接続されたトランジスタTrBには、トランジスタTrTaを介して、電圧VONが供給される。これにより、トランジスタTrBがON状態となり、選択メモリセルMC中のキャパシタCpCがグローバルビット線GBLと導通する。これに伴い、グローバルビット線GBLの電圧が変動し、又は、グローバルビット線GBLに電流が流れる。この電圧の変動又は電流を検出することにより、選択メモリセルMCに記憶されたデータを読み出すことが可能である。 Here, a word line WL0 (hereinafter referred to as "selected word line WL0") connected to a memory cell MC (hereinafter referred to as "selected memory cell MC") to be read is provided with transistor TrL0a. A voltage V ON is supplied via . As a result, the transistor TrC in the selected memory cell MC is turned on. A voltage VON is supplied to the transistor TrB connected to the selected memory cell MC through the transistor TrTa. As a result, the transistor TrB is turned on, and the capacitor CpC in the selected memory cell MC is electrically connected to the global bit line GBL. Along with this, the voltage of the global bit line GBL fluctuates, or a current flows through the global bit line GBL. Data stored in the selected memory cell MC can be read by detecting this voltage variation or current.
また、選択メモリセルMCと同じメモリ層ML0に対応する選択ワード線WL0以外のワード線WL1,WL2(以下、「非選択ワード線WL1,WL2」等と呼ぶ。)には、トランジスタTrL0aを介して、電圧VOFFが供給される。これにより、メモリセルMC中のトランジスタTrCがOFF状態となる。また、この様なメモリセルMCに接続されたトランジスタTrBには、トランジスタTrTaを介して、電圧VOFFが供給される。これにより、トランジスタTrBがOFF状態となる。 Word lines WL1 and WL2 other than the selected word line WL0 corresponding to the same memory layer ML0 as the selected memory cell MC (hereinafter referred to as "unselected word lines WL1 and WL2", etc.) are connected through transistors TrL0a. , and a voltage V OFF are supplied. As a result, the transistor TrC in the memory cell MC is turned off. Further, the transistor TrB connected to such a memory cell MC is supplied with the voltage VOFF via the transistor TrTa . As a result, the transistor TrB is turned off.
また、選択メモリセルMCと異なるメモリ層ML1,ML2に対応する非選択ワード線WL0,WL1,WL2には、トランジスタTrL1b,TrL2bを介して、電圧VOFFが供給される。これにより、メモリセルMC中のトランジスタTrCがOFF状態となる。 The unselected word lines WL0, WL1, WL2 corresponding to the memory layers ML1, ML2 different from the selected memory cell MC are supplied with the voltage VOFF through the transistors TrL1b , TrL2b. As a result, the transistor TrC in the memory cell MC is turned off.
図3は、読出動作の実行例について説明するための模式的な波形図である。図3の例では、メモリ層ML0に含まれる複数のワード線WL0~WL2に対応する読出動作を順次実行し、メモリ層ML1に含まれる複数のワード線WL0~WL2に対応する読出動作を順次実行し、更に、メモリ層ML2に含まれる複数のワード線WL0~WL2に対応する読出動作を順次実行している。 FIG. 3 is a schematic waveform diagram for explaining an execution example of a read operation. In the example of FIG. 3, the read operations corresponding to the word lines WL0 to WL2 included in the memory layer ML0 are sequentially performed, and the read operations corresponding to the word lines WL0 to WL2 included in the memory layer ML1 are sequentially performed. Further, read operations corresponding to a plurality of word lines WL0 to WL2 included in the memory layer ML2 are sequentially performed.
即ち、図3の例では、期間T100に、メモリ層ML0に含まれるワード線WL0に接続された複数のメモリセルMCについての読出動作を実行している。また、期間T101に、メモリ層ML0に含まれるワード線WL1に接続された複数のメモリセルMCについての読出動作を実行している。また、期間T102に、メモリ層ML0に含まれるワード線WL2に接続された複数のメモリセルMCについての読出動作を実行している。 That is, in the example of FIG. 3, during the period T100, a read operation is performed on a plurality of memory cells MC connected to the word line WL0 included in the memory layer ML0. Also, in period T101, a read operation is performed for a plurality of memory cells MC connected to word line WL1 included in memory layer ML0. Also, in period T102, a read operation is performed for a plurality of memory cells MC connected to word line WL2 included in memory layer ML0.
また、期間T110に、メモリ層ML1に含まれるワード線WL0に接続された複数のメモリセルMCについての読出動作を実行している。また、期間T111に、メモリ層ML1に含まれるワード線WL1に接続された複数のメモリセルMCについての読出動作を実行している。また、期間T112に、メモリ層ML1に含まれるワード線WL2に接続された複数のメモリセルMCについての読出動作を実行している。 Further, during the period T110, a read operation is performed on a plurality of memory cells MC connected to the word line WL0 included in the memory layer ML1. Also, during the period T111, the read operation is performed for the plurality of memory cells MC connected to the word line WL1 included in the memory layer ML1. Further, during the period T112, a read operation is performed on a plurality of memory cells MC connected to the word line WL2 included in the memory layer ML1.
また、期間T120に、メモリ層ML2に含まれるワード線WL0に接続された複数のメモリセルMCについての読出動作を実行している。また、期間T121に、メモリ層ML2に含まれるワード線WL1に接続された複数のメモリセルMCについての読出動作を実行している。また、期間T122に、メモリ層ML2に含まれるワード線WL2に接続された複数のメモリセルMCについての読出動作を実行している。 Further, during period T120, a read operation is performed for a plurality of memory cells MC connected to word line WL0 included in memory layer ML2. Also, during the period T121, a read operation is performed for a plurality of memory cells MC connected to the word line WL1 included in the memory layer ML2. Also, during period T122, a read operation is performed for a plurality of memory cells MC connected to word line WL2 included in memory layer ML2.
図4は、読出動作の他の実行例について説明するための模式的な波形図である。図4の例では、各メモリ層ML0~ML2に含まれるワード線WL0に対応する読出動作を順次実行し、各メモリ層ML0~ML2に含まれるワード線WL1に対応する読出動作を順次実行し、更に、各メモリ層ML0~ML2に含まれるワード線WL2に対応する読出動作を順次実行している。 FIG. 4 is a schematic waveform diagram for explaining another execution example of the read operation. In the example of FIG. 4, the read operation corresponding to the word line WL0 included in each of the memory layers ML0 to ML2 is sequentially performed, the read operation corresponding to the word line WL1 included in each of the memory layers ML0 to ML2 is sequentially performed, Furthermore, the read operation corresponding to the word line WL2 included in each of the memory layers ML0-ML2 is sequentially performed.
即ち、図4の例では、期間T200に、メモリ層ML0に含まれるワード線WL0に接続された複数のメモリセルMCについての読出動作を実行している。また、期間T201に、メモリ層ML1に含まれるワード線WL0に接続された複数のメモリセルMCについての読出動作を実行している。また、期間T202に、メモリ層ML2に含まれるワード線WL0に接続された複数のメモリセルMCについての読出動作を実行している。 That is, in the example of FIG. 4, during the period T200, a read operation is performed on a plurality of memory cells MC connected to the word line WL0 included in the memory layer ML0. Also, in period T201, a read operation is performed for a plurality of memory cells MC connected to word line WL0 included in memory layer ML1. Also, in period T202, a read operation is performed for a plurality of memory cells MC connected to word line WL0 included in memory layer ML2.
また、期間T210に、メモリ層ML0に含まれるワード線WL1に接続された複数のメモリセルMCについての読出動作を実行している。また、期間T211に、メモリ層ML1に含まれるワード線WL1に接続された複数のメモリセルMCについての読出動作を実行している。また、期間T212に、メモリ層ML2に含まれるワード線WL1に接続された複数のメモリセルMCについての読出動作を実行している。 Also, during the period T210, a read operation is performed for a plurality of memory cells MC connected to the word line WL1 included in the memory layer ML0. Further, during the period T211, a read operation is performed for a plurality of memory cells MC connected to the word line WL1 included in the memory layer ML1. Also, during period T212, a read operation is performed for a plurality of memory cells MC connected to word line WL1 included in memory layer ML2.
また、期間T220に、メモリ層ML0に含まれるワード線WL2に接続された複数のメモリセルMCについての読出動作を実行している。また、期間T221に、メモリ層ML1に含まれるワード線WL2に接続された複数のメモリセルMCについての読出動作を実行している。また、期間T222に、メモリ層ML2に含まれるワード線WL2に接続された複数のメモリセルMCについての読出動作を実行している。 Also, in period T220, a read operation is performed for a plurality of memory cells MC connected to word line WL2 included in memory layer ML0. Also, during period T221, a read operation is performed for a plurality of memory cells MC connected to word line WL2 included in memory layer ML1. Also, during period T222, a read operation is performed for a plurality of memory cells MC connected to word line WL2 included in memory layer ML2.
尚、図3及び図4には、読出動作の対象となるメモリ層ML0~ML2中のワード線WL0~WL2に、トランジスタTrL0a,TrL1a,TrL2aを介して電圧を供給する例を示している。また、図3及び図4には、それ以外のメモリ層ML0~ML2中のワード線WL0~WL2に、トランジスタTrL0b,TrL1b,TrL2bを介して電圧を供給する例を示している。しかしながら、例えば、図3及び図4の例においてトランジスタTrL0a,TrL1a,TrL2aに供給されていた電圧を、トランジスタTrL0b,TrL1b,TrL2bに供給し、図3及び図4の例においてトランジスタTrL0b,TrL1b,TrL2bに供給されていた電圧を、トランジスタTrL0a,TrL1a,TrL2aに供給しても良い。 3 and 4 show an example in which voltages are supplied to the word lines WL0 to WL2 in the memory layers ML0 to ML2, which are the targets of the read operation, via the transistors TrL0a, TrL1a, and TrL2a. 3 and 4 show an example of supplying voltages to word lines WL0 to WL2 in other memory layers ML0 to ML2 via transistors TrL0b, TrL1b, and TrL2b. However, for example, the voltages supplied to the transistors TrL0a, TrL1a, and TrL2a in the examples of FIGS. 3 and 4 are supplied to the transistors TrL0b, TrL1b, and TrL2b, and in the examples of FIGS. , may be supplied to the transistors TrL0a, TrL1a, and TrL2a.
[構造]
図5は、第1実施形態に係る半導体記憶装置の一部の構成を示す模式的な斜視図である。図6は、同半導体記憶装置の一部の構成を示す模式的なXY断面図である。尚、図6では、一部の構成(後述する絶縁層121,151)を省略している。図7及び図8は、同半導体記憶装置の一部の構成を示す模式的なXY断面図である。尚、図7及び図8は、異なる高さ位置におけるXY断面を示している。図9は、図7及び図8に示す構成をA-A´線に沿って切断し、矢印の方向に沿って見た模式的なXZ断面図である。図10は、図7及び図8に示す構成をB-B´線に沿って切断し、矢印の方向に沿って見た模式的なYZ断面図である。図11は、図7及び図8に示す構成をC-C´線に沿って切断し、矢印の方向に沿って見た模式的なXZ断面図である。
[structure]
FIG. 5 is a schematic perspective view showing the configuration of part of the semiconductor memory device according to the first embodiment. FIG. 6 is a schematic XY cross-sectional view showing the configuration of part of the semiconductor memory device. 6 omits a part of the configuration (insulating
図5には、半導体基板Subの一部と、半導体基板Subの上方に設けられたメモリセルアレイMCAと、を示している。 FIG. 5 shows part of the semiconductor substrate Sub and a memory cell array MCA provided above the semiconductor substrate Sub.
半導体基板Subは、例えば、ホウ素(B)等のP型の不純物を含むシリコン(Si)等の半導体基板である。半導体基板Subの上面には、図示しない絶縁層及び電極層が設けられている。半導体基板Subの上面、図示しない絶縁層及び電極層は、第1実施形態に係る半導体記憶装置を制御するための制御回路を構成する。例えば、メモリセルアレイMCAの直下の領域には、センスアンプ回路が設けられる。センスアンプ回路は、グローバルビット線GBLに接続される。センスアンプ回路は、読出動作において、グローバルビット線GBLの電圧の変動又は電流を検出することにより、選択メモリセルMCに記憶されたデータを読み出すことが可能である。 The semiconductor substrate Sub is, for example, a semiconductor substrate such as silicon (Si) containing P-type impurities such as boron (B). An insulating layer and an electrode layer (not shown) are provided on the upper surface of the semiconductor substrate Sub. The upper surface of the semiconductor substrate Sub, the insulating layer and the electrode layer (not shown) form a control circuit for controlling the semiconductor memory device according to the first embodiment. For example, a sense amplifier circuit is provided in a region immediately below the memory cell array MCA. The sense amplifier circuit is connected to global bit line GBL. In a read operation, the sense amplifier circuit can read data stored in the selected memory cell MC by detecting voltage fluctuation or current of the global bit line GBL.
メモリセルアレイMCAは、Z方向に並ぶ複数のメモリ層ML0~ML2と、これらの下方に設けられたトランジスタ層TLと、その下方に設けられた複数のグローバルビット線GBLと、を備える。また、複数のメモリ層ML0~ML2の間には、それぞれ、酸化シリコン(SiO2)等の絶縁層103が設けられている。
The memory cell array MCA includes a plurality of memory layers ML0 to ML2 arranged in the Z direction, a transistor layer TL provided therebelow, and a plurality of global bit lines GBL provided therebelow. Insulating
メモリ層ML0~ML2は、図6に示す様に、メモリセル領域RMCと、Y方向においてメモリセル領域RMCの一方側及び他方側にそれぞれ設けられたトランジスタ領域RTrL及びフックアップ領域RHUと、を備える。トランジスタ領域RTrLは、それぞれ、メモリセル領域RMCと、フックアップ領域RHUと、の間に設けられている。 As shown in FIG. 6, the memory layers ML0 to ML2 include a memory cell region RMC, and a transistor region RTrL and a hookup region RHU provided on one side and the other side of the memory cell region RMC in the Y direction, respectively. And prepare. Each of the transistor regions R_TrL is provided between the memory cell region RMC and the hookup region RHU .
メモリセル領域RMCには、X方向に交互に並ぶ複数の絶縁層101及び複数の導電層102が設けられている。図5に示す様に、これら複数の絶縁層101及び複数の導電層102はY方向及びZ方向に延伸し、メモリ層ML0~ML2及びトランジスタ層TLをX方向に分断する。
A plurality of insulating
絶縁層101は、例えば、酸化シリコン(SiO2)等を含む。
The insulating
導電層102は、例えば、窒化チタン(TiN)及びタングステン(W)の積層構造等を含む。導電層102は、例えば、プレート線PL(図1)として機能する。
The
また、メモリセル領域RMCには、絶縁層101及び導電層102の間に設けられた複数の導電層104が設けられている。複数の導電層104は、Y方向に並び、複数のメモリ層ML0~ML2及びトランジスタ層TLを貫通してZ方向に延伸する。
A plurality of
導電層104は、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)、窒化チタン(TiN)及びタングステン(W)の積層構造等を含む。導電層104は、例えば、ビット線BL(図1)として機能する。ビット線BLは、メモリ層ML0~ML2に含まれる複数のトランジスタTrCに対応して、複数設けられている。
The
メモリセル領域RMCにおいて、メモリ層ML0~ML2は、複数の導電層104に対応して設けられた複数のトランジスタ構造110と、複数のトランジスタ構造110及び絶縁層101の間に設けられた導電層120と、複数のトランジスタ構造110及び導電層102の間に設けられた複数のキャパシタ構造130と、を備える。
In the memory cell region RMC, the memory layers ML0 to ML2 include a plurality of
トランジスタ構造110は、例えば図8及び図9に示す様に、導電層104の外周面に設けられた絶縁層111と、絶縁層111の外周面に設けられた導電層112と、導電層112の上面、下面及び外周面に設けられた絶縁層113と、絶縁層113の上面、下面及び外周面に設けられた半導体層114と、を備える。
For example, as shown in FIGS. 8 and 9, the
尚、図8に例示する様なXY断面において、絶縁層111の外周面は、例えば、導電層104の中心位置を中心とする円に沿って形成されていても良い。また、導電層112、絶縁層113及び半導体層114のX方向の一方側(導電層102側)の側面は、導電層104の中心位置を中心とする円に沿って形成されていても良い。また、導電層112、絶縁層113及び半導体層114のY方向における両側面は、絶縁層115の側面に沿って直線状に形成されていても良い。
Incidentally, in the XY cross section as illustrated in FIG. 8, the outer peripheral surface of the insulating
絶縁層111は、例えば、酸化シリコン(SiO2)等を含む。絶縁層111は、導電層104の外周面を、全周にわたって囲んでいる。
The insulating
導電層112は、例えば、トランジスタTrC(図1)のゲート電極として機能する。導電層112は、例えば、窒化チタン(TiN)及びタングステン(W)の積層構造等を含む。導電層112は、絶縁層111の外周面を、全周にわたって囲んでいる。図8に示す様に、Y方向に並ぶ複数の導電層112は、Y方向に延伸する導電層120に共通に接続されている。
The
絶縁層113は、例えば、トランジスタTrC(図1)のゲート絶縁膜として機能する。絶縁層113は、例えば、酸化シリコン(SiO2)等を含む。絶縁層113は、導電層112のY方向の両側面及びX方向の一方側(導電層102側)の側面を覆っている。
The insulating
半導体層114は、例えば、トランジスタTrC(図1)のチャネル領域として機能する。半導体層114は、例えば、ガリウム(Ga)及びアルミニウム(Al)のうち少なくとも一つの元素と、インジウム(In)と、亜鉛(Zn)と、酸素(O)と、を含む半導体であっても良いし、その他の酸化物半導体であっても良い。半導体層114は、絶縁層113を介して、導電層112のY方向の両側面及びX方向の一方側(導電層102側)の側面を覆っている。図9に示す様に、Z方向に並ぶ複数の半導体層114は、Z方向に延伸する導電層104に共通に接続されている。図7に示す様に、Y方向において隣り合う2つの半導体層114の間には、酸化シリコン(SiO2)等の絶縁層115が設けられている。
The
導電層120は、例えば、ワード線WL(図1)として機能する。導電層120は、例えば図8に示す様に、Y方向に延伸し、Y方向に並ぶ複数の導電層112に接続されている。導電層120は、例えば、窒化チタン(TiN)及びタングステン(W)の積層構造等を備える。尚、導電層120の上面及び下面は、酸化シリコン(SiO2)等の絶縁層121によって覆われている。絶縁層121は、絶縁層111及び絶縁層113に接続されている。
The
キャパシタ構造130は、例えば図9に示す様に、導電層131と、導電層131の上面、下面及びY方向の側面に設けられた導電層132と、導電層132の上面、下面及びY方向の側面に設けられた絶縁層133と、絶縁層133の上面、下面及びY方向の側面に設けられた導電層134と、導電層134の上面、下面及びY方向の側面に設けられた絶縁層135と、絶縁層135の上面、下面及びY方向の側面に設けられた導電層136と、導電層136の上面、下面及びY方向の側面に設けられた導電層137と、を備える。
For example, as shown in FIG. 9, the
導電層131,132,136,137は、キャパシタCpC(図1)の一方の電極として機能する。導電層131,137は、例えば、タングステン(W)等を含む。導電層132,136は、例えば、窒化チタン(TiN)等を含む。導電層131,132,136,137は、導電層102に接続されている。
絶縁層133,135は、キャパシタCpC(図2)の絶縁層として機能する。絶縁層133,135は、例えば、アルミナ(Al2O3)又はその他の絶縁性の金属酸化物であっても良い。
Insulating
導電層134は、例えば、キャパシタCpC(図2)の他方の電極として機能する。導電層134は、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)等を含む。導電層134は、絶縁層133,135を介して、導電層131,132,136,137から絶縁されている。導電層134は、半導体層114のX方向の側面に接続されている。
トランジスタ領域RTrLには、例えば図6に示す様に、X方向に並ぶ複数の絶縁層105が設けられている。これら複数の絶縁層105は、複数のメモリ層ML0~ML2及びトランジスタ層TLを貫通してZ方向に延伸する。
In the transistor region RTrL , for example, as shown in FIG. 6, a plurality of insulating
絶縁層105は、例えば、酸化シリコン(SiO2)等を含む。
The insulating
また、トランジスタ領域RTrLには、絶縁層105の間に設けられた複数の導電層106が設けられている。複数の導電層106は、X方向に並び、複数のメモリ層ML0~ML2及びトランジスタ層TLを貫通してZ方向に延伸する(図10参照)。
A plurality of
導電層106は、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)、窒化チタン(TiN)及びタングステン(W)の積層構造等を含む。導電層106は、例えば、ワード線選択線LW(図1)として機能する。ワード線選択線LWは、メモリ層ML0~ML2に含まれる複数のトランジスタTrLに対応して、複数設けられている。
The
トランジスタ領域RTrLにおいて、メモリ層ML0~ML2は、例えば図6に示す様に、複数の導電層106に対応して設けられた複数のトランジスタ構造140と、これら複数のトランジスタ構造140に沿ってX方向に延伸する導電層150と、を備える。
In the transistor region RTrL , the memory layers ML0 to ML2 are, for example, as shown in FIG. and a
トランジスタ構造140は、例えば図8及び図10に示す様に、導電層106の外周面に設けられた絶縁層141と、絶縁層141の外周面に設けられた導電層142と、導電層142の上面、下面及び外周面に設けられた絶縁層143と、絶縁層143の上面、下面及び外周面に設けられた半導体層144と、を備える。
For example, as shown in FIGS. 8 and 10, the
尚、図8に例示する様なXY断面において、絶縁層141の外周面は、例えば、導電層106の中心位置を中心とする円に沿って形成されていても良い。また、導電層142、絶縁層143及び半導体層144のY方向の一方側(導電層120側)の側面は、導電層106の中心位置を中心とする円に沿って形成されていても良い。また、導電層142、絶縁層143及び半導体層144のX方向における両側面は、絶縁層105の側面に沿って直線状に形成されていても良い。
Incidentally, in the XY cross section as illustrated in FIG. 8, the outer peripheral surface of the insulating
絶縁層141は、例えば、酸化シリコン(SiO2)等を含む。絶縁層141は、導電層106の外周面を、全周にわたって囲んでいる。
The insulating
導電層142は、例えば、トランジスタTrL(図1)のゲート電極として機能する。導電層142は、例えば、窒化チタン(TiN)及びタングステン(W)の積層構造等を含む。導電層142は、絶縁層141の外周面を、全周にわたって囲んでいる。図8に示す様に、X方向に並ぶ複数の導電層142は、X方向に延伸する導電層150に共通に接続されている。
The
絶縁層143は、例えば、トランジスタTrL(図1)のゲート絶縁膜として機能する。絶縁層143は、例えば、酸化シリコン(SiO2)等を含む。絶縁層143は、導電層142のX方向の両側面及びY方向の一方側(導電層120側)の側面を覆っている。
The insulating
半導体層144は、例えば、トランジスタTrL(図1)のチャネル領域として機能する。半導体層144は、例えば、ガリウム(Ga)及びアルミニウム(Al)のうち少なくとも一つの元素と、インジウム(In)と、亜鉛(Zn)と、酸素(O)と、を含む半導体であっても良いし、その他の酸化物半導体であっても良い。半導体層144は、絶縁層143を介して、導電層142のX方向の両側面及びY方向の一方側(導電層120側)の側面を覆っている。図10に示す様に、Z方向に並ぶ複数の半導体層144は、Z方向に延伸する導電層106に共通に接続されている。図7に示す様に、X方向において隣り合う2つの半導体層144の間には、絶縁層105が設けられている。尚、半導体層144は、導電層120のY方向の端部に接続されている。
The
導電層150は、例えば、層選択線LL(図1)として機能する。導電層150は、例えば図8に示す様に、X方向に延伸し、X方向に並ぶ複数の導電層142に接続されている。導電層150は、例えば、窒化チタン(TiN)及びタングステン(W)の積層構造等を備える。尚、導電層150の上面及び下面は、酸化シリコン(SiO2)等の絶縁層151によって覆われている。絶縁層151は、絶縁層141及び絶縁層143に接続されている。
The
フックアップ領域RHUには、X方向に並ぶ複数のコンタクト電極107が設けられている。コンタクト電極107は、図11に示す様に、Z方向に延伸し、下端において導電層150に接続されている。また、X方向に並ぶ複数のコンタクト電極107は、それぞれ、異なる高さ位置に設けられた導電層150に接続されている。コンタクト電極107は、例えば、窒化チタン(TiN)及びタングステン(W)の積層構造等を含む。
A plurality of
トランジスタ層TLは、メモリ層ML0~ML2と同様に構成されている。 The transistor layer TL is configured similarly to the memory layers ML0 to ML2.
ただし、トランジスタ層TL中の導電層112、絶縁層113及び半導体層114は、それぞれ、トランジスタTrBのゲート電極、ゲート絶縁膜及びチャネル領域として機能する。また、トランジスタ層TL中の導電層120は、ビット線選択線LB0~LB2として機能する。また、トランジスタ層TL中の導電層134は、トランジスタTrBのソース電極として機能する。
However, the
また、トランジスタ層TL中の導電層142、絶縁層143及び半導体層144は、それぞれ、トランジスタTrTのゲート電極、ゲート絶縁膜及びチャネル領域として機能する。また、トランジスタ層TL中の導電層150は、配線LTとして機能する。
A
また、トランジスタ層TLの下方には、図5に示す様に、複数のグローバルビット線GBLが設けられている。グローバルビット線GBLは、X方向に延伸し、Y方向に並ぶ。グローバルビット線GBLは、例えば、窒化チタン(TiN)及びタングステン(W)の積層構造等を含む。 A plurality of global bit lines GBL are provided below the transistor layer TL, as shown in FIG. The global bit lines GBL extend in the X direction and are arranged in the Y direction. Global bit line GBL includes, for example, a laminated structure of titanium nitride (TiN) and tungsten (W).
また、トランジスタ層TLとグローバルビット線GBLとの間の領域には、グローバルビット線GBLに沿ってX方向に並ぶ複数のコンタクト電極108が設けられている。これら複数のコンタクト電極108は、Z方向に延伸し、下端においてグローバルビット線GBLの上面に接続されている。また、上端において、トランジスタ層TL中の導電層134の下面に接続されている(図9参照)。コンタクト電極108は、例えば、窒化チタン(TiN)及びタングステン(W)の積層構造等を含む。
A plurality of
また、トランジスタ層TLと複数のグローバルビット線GBLとの間には、図5に示す様に、エッチングストッパ109が設けられている。エッチングストッパ109は、絶縁層101、導電層102、導電層104、絶縁層105、及び、導電層106に対応して設けられており、これらの下端に接続されている。エッチングストッパ109は、対応する構成の下端の形状に沿った形状を備えている。例えば、絶縁層101に対応するエッチングストッパ109は、絶縁層101に対応してY方向に延伸する。同様に、導電層102に対応するエッチングストッパ109は、導電層102に対応してY方向に延伸する。
Also, as shown in FIG. 5, an
また、トランジスタ層TLとエッチングストッパ109との間には、絶縁層103aが設けられている(図9参照)。絶縁層103aは、例えば、他の絶縁層103と異なる材料を含んでいても良い。例えば、絶縁層103aは、炭素含有酸化シリコン(SiOC)等を含んでいても良い。
An insulating
[製造方法]
図12~図66は、第1実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法について説明するための模式的な断面図である。図13、図14、図16、図18、図20、図23、図25、図28、図30、図32、図34、図36、図38、図43、図45、図47、図49、図51、図54、図58、図60、図61、図63、及び、図65は、図8に対応する断面を示している。図12、図19、図21、図22、図29、図31、図33、図35、図37、図39~図42、図44、図46、図48、図50、及び、図52は、図9に対応する断面を示している。図15、図17、図24、図26、図27、図53、図55~図57、図59、図62、図64、及び、図66は、図10に対応する断面を示している。
[Production method]
12 to 66 are schematic cross-sectional views for explaining the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment. 13, 14, 16, 18, 20, 23, 25, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 43, 45, 47, 49 , 51, 54, 58, 60, 61, 63 and 65 show cross sections corresponding to FIG. 12, 19, 21, 22, 29, 31, 33, 35, 37, 39 to 42, 44, 46, 48, 50, and 52 , a section corresponding to FIG. 15, 17, 24, 26, 27, 53, 55-57, 59, 62, 64 and 66 show cross sections corresponding to FIG.
同製造方法においては、例えば図12に示す様に、複数のグローバルビット線GBL、エッチングストッパ109、絶縁層103a、コンタクト電極108等を形成する。この工程は、例えば、フォトリソグラフィー、エッチング等によって行う。
In this manufacturing method, a plurality of global bit lines GBL, etching
次に、例えば図12に示す様に、複数の絶縁層103と、複数の犠牲層120Aと、を交互に形成する。犠牲層120Aは、例えば、窒化シリコン(Si3N4)等を含む。この工程は、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)等によって行う。
Next, for example, as shown in FIG. 12, a plurality of insulating
次に、例えば図13に示す様に、フックアップ領域RHUにおいて複数の絶縁層103及び複数の犠牲層120Aの一部を除去して、階段状の構造を形成する。
Next, as shown in FIG. 13, for example, the plurality of insulating
この工程では、例えば、図12に示す様な構造の上面に、フックアップ領域RHUの一部を露出させるレジストを形成する。次に、RIE(Reactive Ion Etching)等の方法によって、犠牲層120Aを選択的に除去する。次に、RIE等の方法によって、絶縁層103を選択的に除去する。これにより、上方から数えて2番目の犠牲層120Aの上面の一部が露出する。
In this step, for example, a resist is formed on the upper surface of the structure as shown in FIG. 12 to expose a portion of the hookup region RHU . Next, the
次に、ウェットエッチング等の方法によって、レジストの一部を除去する。次に、RIE等の方法によって、犠牲層120Aを選択的に除去する。次に、RIE等の方法によって、絶縁層103を選択的に除去する。これにより、上方から数えて2番目及び3番目の犠牲層120Aの上面の一部が露出する。
Next, a portion of the resist is removed by a method such as wet etching. Next, the
以下同様に、レジストの一部の除去、犠牲層120Aの選択的除去、絶縁層103の選択的除去を繰り返し行う。これにより、全ての犠牲層120Aの上面の一部が露出し、階段状の構造が形成される。尚、階段状の構造の形成後、最上層の犠牲層120A及び階段状の構造の上面に、絶縁層103が形成される。
In the same manner, partial removal of the resist, selective removal of the
次に、例えば図14及び図15に示す様に、絶縁層115,105に対応する位置に、開口115A,105Aを形成する。開口115A,105Aは、図15に示す様にZ方向に延伸し、Z方向に並ぶ複数の絶縁層103及び複数の犠牲層120A、並びに、絶縁層103aを貫通して、エッチングストッパ109の上面を露出させる。この工程は、例えば、RIE等によって行う。
Next, as shown in FIGS. 14 and 15,
次に、例えば図16及び図17に示す様に、絶縁層115,105を形成する。この工程は、例えば、CVD等によって行う。
Next, as shown in FIGS. 16 and 17, for example, insulating
次に、例えば図18及び図19に示す様に、導電層104に対応する位置に、開口104Aを形成する。開口104Aは、図19に示す様にZ方向に延伸し、Z方向に並ぶ複数の絶縁層103及び複数の犠牲層120A、並びに、絶縁層103aを貫通して、エッチングストッパ109の上面を露出させる。この工程は、例えば、RIE等によって行う。
Next, as shown in FIGS. 18 and 19, for example,
次に、例えば図20及び図21に示す様に、開口104Aを介して、犠牲層120Aの一部を選択的に除去する。この工程では、開口104Aの内部に絶縁層115のY方向の側面が露出し、これによって犠牲層120AがX方向に分断される。この工程は、例えば、ウェットエッチング等によって行う。
Next, as shown, for example, in FIGS. 20 and 21, a portion of the
次に、例えば図22に示す様に、開口104Aの内部に、犠牲層104Bを形成する。犠牲層104Bは、例えば、シリコン(Si)等を含む。この工程は、例えば、CVD等によって行う。
Next, as shown in FIG. 22, for example, a
次に、例えば図23及び図24に示す様に、導電層106に対応する位置に、開口106Aを形成する。開口106Aは、図24に示す様にZ方向に延伸し、Z方向に並ぶ複数の絶縁層103及び複数の犠牲層120A、並びに、絶縁層103aを貫通して、エッチングストッパ109の上面を露出させる。この工程は、例えば、RIE等によって行う。
Next, as shown in FIGS. 23 and 24, an
次に、例えば図25及び図26に示す様に、開口106Aを介して、犠牲層120Aの一部を選択的に除去する。この工程では、開口106Aの内部に絶縁層105のX方向の側面が露出し、これによって犠牲層120AがY方向に分断される。この工程は、例えば、ウェットエッチング等によって行う。
Next, as shown in FIGS. 25 and 26, for example, a portion of the
次に、例えば図27に示す様に、開口106Aの内部に、犠牲層106Bを形成する。犠牲層106Bは、例えば、シリコン(Si)等を含む。この工程は、例えば、CVD等によって行う。
Next, as shown in FIG. 27, for example, a
次に、例えば図28及び図29に示す様に、導電層102に対応する位置に、開口102Aを形成する。開口102Aは、図29に示す様にZ方向に延伸し、Z方向に並ぶ複数の絶縁層103及び複数の犠牲層120A、並びに、絶縁層103aを貫通して、これらの構成をX方向に分断し、エッチングストッパ109の上面を露出させる。この工程は、例えば、RIE等によって行う。
Next, as shown in FIGS. 28 and 29, for example,
次に、例えば図30及び図31に示す様に、開口102Aを介して、犠牲層120Aの一部を選択的に除去する。この工程では、開口102Aの内部に犠牲層104BのX方向の側面が露出する。この工程は、例えば、ウェットエッチング等によって行う。
Next, as shown, for example, in FIGS. 30 and 31, a portion of the
次に、例えば図32及び図33に示す様に、開口102Aを介して、犠牲層104BのX方向の側面、絶縁層115のX方向及びY方向の側面、並びに、絶縁層103(図33)の上面、下面及びX方向の側面に、導電層134を形成する。また、開口102Aの内部に、犠牲層102Bを形成する。犠牲層102Bは、例えば、シリコン(Si)等を含む。この工程では、例えば図33に示す様に、Z方向において隣り合う2つの絶縁層103の間の領域が犠牲層102Bによって埋め込まれる。一方、X方向において隣り合う2つの絶縁層103の間の領域は、犠牲層102Bによって埋め込まれない。この工程は、例えば、ALD(Atomic Layer Deposition)及びCVD等によって行う。
Next, for example, as shown in FIGS. 32 and 33, through the
次に、例えば図34及び図35に示す様に、開口102Aを介して、犠牲層102B及び導電層134の一部を除去する。この工程では、例えば、犠牲層102Bの一部を除去して、導電層134の、絶縁層115(図32)及び絶縁層103(図33)のX方向の側面に設けられた部分を露出させ、この部分を除去する。この工程は、例えば、ウェットエッチング等によって行う。
Next, as shown, for example, in FIGS. 34 and 35, portions of the
次に、例えば図36及び図37に示す様に、開口102Aを介して、犠牲層102B、絶縁層115(図34)の一部、及び、絶縁層103(図35)の一部を除去する。この工程では、犠牲層102Bが完全に除去される。また、絶縁層115(図34)及び絶縁層103(図35)は、犠牲層104Bが開口102Aに露出しない程度の範囲で除去される。この工程は、例えば、ウェットエッチング等によって行う。
Next, as shown in FIGS. 36 and 37, the
次に、例えば図38及び図39に示す様に、開口102Aを介して、導電層134の上面、下面、X方向の側面及びY方向の側面に、絶縁層133,135、導電層132,136、及び、導電層131,137,102を形成する。この工程は、例えば、CVD等によって行う。
Next, as shown in FIGS. 38 and 39, for example, insulating
次に、例えば図40に示す様に、犠牲層104Bを除去する。この工程は、例えば、ウェットエッチング等によって行う。
Next, for example, as shown in FIG. 40, the
次に、例えば図41に示す様に、開口104Aを介して、犠牲層120A及び導電層134のX方向の側面、絶縁層115のY方向の側面、並びに、絶縁層103の上面及び下面に、半導体層114を形成する。また、Z方向において隣り合う2つの絶縁層103の間の領域に、犠牲層112Aを形成する。この工程では、例えば図41に示す様に、Z方向において隣り合う2つの絶縁層103の間の領域が犠牲層112Aによって埋め込まれる。一方、開口104Aは、犠牲層112Aによって埋め込まれない。この工程は、例えば、ALD及びCVD等によって行う。
Next, as shown in FIG. 41, for example, through the
次に、例えば図42に示す様に、開口104Aを介して、犠牲層112A及び半導体層114の一部を除去する。この工程では、例えば、犠牲層112Aの一部を除去して、半導体層114の、絶縁層103の内周面に設けられた部分を露出させ、この部分を除去する。この工程は、例えば、ウェットエッチング等によって行う。
Next, as shown in FIG. 42, for example, portions of the
次に、例えば図43及び図44に示す様に、開口104Aの内部に、導電層104を形成する。この工程は、例えば、ALD及びCVD等によって行う。
Next, as shown in FIGS. 43 and 44, the
次に、例えば図45及び図46に示す様に、絶縁層101に対応する位置に、開口101Aを形成する。開口101Aは、図46に示す様にZ方向に延伸し、Z方向に並ぶ複数の絶縁層103及び複数の犠牲層120A、並びに、絶縁層103aを貫通して、これらの構成をX方向に分断し、エッチングストッパ109の上面を露出させる。この工程は、例えば、RIE等によって行う。
Next, an
次に、例えば図47及び図48に示す様に、開口101Aを介して、犠牲層120Aを除去する。この工程は、例えば、ウェットエッチング等によって行う。尚、図には、犠牲層120Aが設けられていた部分に形成された開口を、開口120Bとして示している。
Next, as shown in FIGS. 47 and 48, the
次に、例えば図49及び図50に示す様に、開口101A,120Bを介して、半導体層114の一部を除去し、犠牲層112Aの一部を露出させる。また、開口101A,120Bを介して、犠牲層112Aを除去し、導電層104の外周面を露出させる。この工程は、例えば、ウェットエッチング等によって行う。
Next, as shown, for example, in FIGS. 49 and 50, a portion of the
次に、例えば図51及び図52に示す様に、開口120Bの内部に、絶縁層111,113,121を形成し、導電層112,120を形成する。この工程では、例えば、CVD等によって、開口101A,120Bに、絶縁層及び導電層を形成する。この際、開口120Bは、導電層によって埋め込まれる。一方、開口101Aは、導電層によって埋め込まれない。次に、例えば、ウェットエッチング等によって、これら絶縁層及び導電層のうち、絶縁層103の内周面に設けられた部分を除去する。その後、開口101Aの内部に、絶縁層101を形成する。
Next, as shown in FIGS. 51 and 52, for example, insulating
次に、例えば図53に示す様に、犠牲層106Bを除去する。この工程は、例えば、ウェットエッチング等によって行う。
Next, for example, as shown in FIG. 53, the
次に、例えば図54及び図55に示す様に、開口106Aを介して、絶縁層113の一部を除去し、導電層120の一部を露出させる。この工程は、例えば、ウェットエッチング等によって行う。
Next, as shown, for example, in FIGS. 54 and 55, a portion of the insulating
次に、例えば図56に示す様に、開口106Aを介して、犠牲層120A及び導電層120のY方向の側面、絶縁層105及び絶縁層115のX方向の側面、並びに、絶縁層103の上面及び下面に、半導体層144を形成する。また、Z方向において隣り合う2つの絶縁層103の間の領域に、犠牲層142Aを形成する。この工程では、Z方向において隣り合う2つの絶縁層103の間の領域が犠牲層142Aによって埋め込まれる。一方、開口106Aは、犠牲層142Aによって埋め込まれない。この工程は、例えば、ALD及びCVD等によって行う。
Next, as shown in FIG. 56, for example, through the
次に、例えば図57に示す様に、開口106Aを介して、犠牲層142A及び半導体層144の一部を除去する。この工程では、例えば、犠牲層142Aの一部を除去して、半導体層144の、絶縁層103の内周面に設けられた部分を露出させ、この部分を除去する。この工程は、例えば、ウェットエッチング等によって行う。
Next, as shown in FIG. 57, for example, portions of the
次に、例えば図58及び図59に示す様に、開口106Aの内部に、導電層106を形成する。この工程は、例えば、ALDやCVD等によって行う。
Next, as shown in FIGS. 58 and 59, the
次に、例えば図60に示す様に、フックアップ領域RHUに、X方向に並ぶ複数の開口opを形成する。開口opは、Z方向に延伸し、Z方向に並ぶ複数の絶縁層103及び複数の犠牲層120A、並びに、絶縁層103aを貫通して、エッチングストッパ109の上面を露出させる。この工程は、例えば、RIE等によって行う。
Next, as shown in FIG. 60, for example, a plurality of openings op arranged in the X direction are formed in the hookup region RHU . The opening op extends in the Z direction and penetrates the plurality of insulating
次に、例えば図61及び図62に示す様に、開口opを介して、犠牲層120Aを除去する。この工程は、例えば、ウェットエッチング等によって行う。尚、図には、犠牲層120Aが設けられていた部分に形成された開口を、開口150Aとして示している。
Next, as shown in FIGS. 61 and 62, the
次に、例えば図63及び図64に示す様に、開口op,150Aを介して、半導体層144の一部を除去し、犠牲層142Aの一部を露出させる。また、開口op,150Aを介して、犠牲層142Aを除去し、導電層106の外周面を露出させる。この工程は、例えば、ウェットエッチング等によって行う。
Next, as shown in FIGS. 63 and 64, a portion of the
次に、例えば図65及び図66に示す様に、開口150Aに、絶縁層141,143,151を形成し、導電層142,150を形成する。この工程では、例えば、CVD等によって、開口op,150Aに、絶縁層及び導電層を形成する。この際、開口150Aは、導電層によって埋め込まれる。一方、開口opは、導電層によって埋め込まれない。次に、例えば、ウェットエッチング等によって、これら絶縁層及び導電層のうち、絶縁層103の内周面に設けられた部分を除去する。その後、開口opの内部に、絶縁層を形成する。
Next, as shown in FIGS. 65 and 66, insulating
[効果]
図1を参照して説明した様に、本実施形態に係る半導体記憶装置は、グローバルビット線GBLと、グローバルビット線GBLに電気的に接続された複数のビット線BLと、これらの間に電気的に接続された複数のトランジスタTrBと、を備えている。また、これら複数のトランジスタTrBのゲート電極は、ワード線WL0~WL2に対応して設けられた複数のビット線選択線LB0~LB2に接続されている。この様な構成によれば、例えば図2を参照して説明した様に、読出動作等に際して、読出動作の対象であるビット線BLのみを選択的にグローバルビット線GBLと導通させ、残りのビット線BLをグローバルビット線GBLから電気的に切り離すことが可能である。これにより、グローバルビット線GBLの静電容量を削減して、半導体記憶装置の動作の高速化を図ることが可能である。
[effect]
As described with reference to FIG. 1, the semiconductor memory device according to the present embodiment includes a global bit line GBL, a plurality of bit lines BL electrically connected to the global bit line GBL, and an electric line between them. and a plurality of transistors TrB connected in series. Gate electrodes of these transistors TrB are connected to bit line selection lines LB0 to LB2 provided corresponding to word lines WL0 to WL2. According to such a configuration, for example, as described with reference to FIG. It is possible to electrically disconnect the line BL from the global bit line GBL. As a result, it is possible to reduce the capacitance of the global bit line GBL and speed up the operation of the semiconductor memory device.
また、図8~図10を参照して説明した様に、本実施形態に係る半導体記憶装置においては、半導体層114が、それぞれ、導電層112の上面、下面及びY方向の側面と対向している。
Further, as described with reference to FIGS. 8 to 10, in the semiconductor memory device according to this embodiment, the
この様な構成では、半導体層114の、導電層112の上面との対向部分、下面との対向部分、及び、Y方向の側面との対向部分に、チャネルが形成される。従って、トランジスタTrC,TrBのON電流を比較的大きくすることが可能である。これにより、動作の高速化・安定化を図ることが可能である。
In such a configuration, channels are formed in the portion of the
また、この様な構成においては、Z方向において隣り合う2つのトランジスタTrC,TrBが、お互いのチャネル領域を介して隣り合うこととなる。この様な構成では、例えば、Z方向において隣り合う2つのトランジスタTrC,TrBが、お互いのゲート電極を介して隣り合う様な構造と比較して、ゲート電極間の静電容量を削減可能である。これにより、動作の高速化・安定化を図ることが可能である。 Also, in such a configuration, two transistors TrC and TrB that are adjacent in the Z direction are adjacent to each other with their channel regions interposed therebetween. In such a configuration, for example, compared to a structure in which two transistors TrC and TrB that are adjacent in the Z direction are adjacent to each other with their gate electrodes interposed therebetween, the capacitance between the gate electrodes can be reduced. . This makes it possible to speed up and stabilize the operation.
また、図12~図66を参照して説明した様に、本実施形態に係るトランジスタTrBは、メモリセルMC中のトランジスタTrCと一括して製造可能である。従って、製造コストの増大をほぼ招くことなく製造可能である。 Further, as described with reference to FIGS. 12 to 66, the transistor TrB according to this embodiment can be manufactured together with the transistor TrC in the memory cell MC. Therefore, it can be manufactured without substantially increasing the manufacturing cost.
[第2実施形態]
図67は、第2実施形態に係る半導体記憶装置の一部の構成を示す模式的なXZ断面図である。
[Second embodiment]
FIG. 67 is a schematic XZ sectional view showing the configuration of part of the semiconductor memory device according to the second embodiment.
第1実施形態に係る半導体記憶装置においては、トランジスタ層TLが、メモリ層ML0~ML2と同様に構成されていた。例えば、第1実施形態においては、メモリ層ML0~ML2だけでなく、トランジスタ層TLにも導電層134が設けられていた。また、この導電層134は、トランジスタTrBのソース電極として機能していた。また、この導電層134の下面は、コンタクト電極108に接続されていた。
In the semiconductor memory device according to the first embodiment, the transistor layer TL is configured similarly to the memory layers ML0 to ML2. For example, in the first embodiment, the
しかしながら、この様な構成はあくまでも例示に過ぎず、トランジスタ層TLの構造は、適宜調整可能である。 However, such a configuration is merely an example, and the structure of the transistor layer TL can be adjusted as appropriate.
例えば、第2実施形態に係る半導体記憶装置は、第1実施形態に係る半導体記憶装置と、ほぼ同様に構成されている。ただし、例えば図67に示す様に、第2実施形態においては、トランジスタ層TLに、導電層134が設けられていない。また、第2実施形態においては、トランジスタ層TLに、半導体層114のかわりに、半導体層214が設けられている。半導体層214は、基本的には、半導体層114と同様に構成されている。ただし、半導体層214のX方向の導電層102側の側面は、導電層134ではなく、コンタクト電極208の外周面の一部に接続されている。コンタクト電極208は、コンタクト電極108とほぼ同様に構成されている。
For example, the semiconductor memory device according to the second embodiment has substantially the same configuration as the semiconductor memory device according to the first embodiment. However, in the second embodiment, the
[製造方法]
図68~図74は、第2実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法について説明するための模式的な断面図である。図68~図74は、図67に対応する断面を示している。
[Production method]
68 to 74 are schematic cross-sectional views for explaining the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the second embodiment. 68-74 show cross sections corresponding to FIG.
同製造方法においては、例えば図68に示す様に、複数のグローバルビット線GBL、エッチングストッパ109、絶縁層103a等を形成する。この工程は、例えば、フォトリソグラフィー、エッチング等によって行う。
In this manufacturing method, a plurality of global bit lines GBL, an
次に、例えば図69に示す様に、犠牲層120Aを1層形成する。この工程は、例えば、CVD等によって行う。
Next, for example, as shown in FIG. 69, one
次に、例えば図70に示す様に、導電層102に対応する領域の近傍において、犠牲層120Aの一部を除去する。この工程は、例えば、ウェットエッチング等によって行う。
Next, for example, as shown in FIG. 70, part of the
次に、例えば図71に示す様に、犠牲層120Aを除去した領域に、絶縁層103aを形成する。この工程は、例えば、CVD等によって行う。
Next, as shown in FIG. 71, for example, an insulating
次に、例えば図72に示す様に、コンタクト電極208に対応する位置に、開口208Aを形成する。開口208Aは、図72に示す様にZ方向に延伸し、グローバルビット線GBLの上面を露出させる。この工程は、例えば、RIE等によって行う。
Next, as shown in FIG. 72, for example,
次に、例えば図73に示す様に、コンタクト電極208を形成する。この工程は、例えば、CVD等によって行う。
Next, as shown in FIG. 73, for example,
次に、例えば図74に示す様に、複数の絶縁層103と、複数の犠牲層120Aと、を交互に形成する。この工程は、例えば、CVD等によって行う。
Next, for example, as shown in FIG. 74, a plurality of insulating
その後、第1実施形態に係る半導体記憶装置の製造工程のうち、図13を参照して説明した工程以降の工程を実行する。 After that, among the manufacturing steps of the semiconductor memory device according to the first embodiment, the steps after the step described with reference to FIG. 13 are performed.
[その他の実施形態]
以上、第1実施形態及び第2実施形態に係る半導体記憶装置について説明した。しかしながら、これらの実施形態に係る半導体記憶装置はあくまでも例示であり、具体的な構成、動作等は適宜調整可能である。
[Other embodiments]
The semiconductor memory devices according to the first embodiment and the second embodiment have been described above. However, the semiconductor memory devices according to these embodiments are merely examples, and specific configurations, operations, and the like can be adjusted as appropriate.
例えば、第1実施形態及び第2実施形態に係る半導体記憶装置においては、グローバルビット線GBLが、メモリ層ML0~ML2より下方に設けられていた。しかしながら、この様な構成はあくまでも例示に過ぎず、具体的な構成は適宜調整可能である。例えば、図75に示す様に、グローバルビット線GBLは、メモリ層ML0~ML2より上方に設けられていても良い。この様な場合、トランジスタ層TL及びコンタクト電極108も、メモリ層ML0~ML2より上方に設けられていても良い。また、この場合、コンタクト電極108は、上端においてグローバルビット線GBLの下面に接続されても良い。また、下端において、トランジスタ層TL中の導電層134の上面に接続されても良い。
For example, in the semiconductor memory devices according to the first and second embodiments, the global bit lines GBL are provided below the memory layers ML0 to ML2. However, such a configuration is merely an example, and the specific configuration can be adjusted as appropriate. For example, as shown in FIG. 75, the global bit lines GBL may be provided above the memory layers ML0 to ML2. In such a case, the transistor layers TL and the
尚、上述の通り、第1実施形態及び第2実施形態に係る半導体記憶装置においては、センスアンプ回路が半導体基板Sub上面の、メモリセルアレイMCA直下の領域に設けられていた。この様な構成では、グローバルビット線GBLをメモリ層ML0~ML2より下方に設けることにより、センスアンプ回路とメモリ層ML0~ML2との間の配線容量を削減して、読出動作等を高速に実行することが可能である。同様に、例えば、センスアンプ回路がメモリセルアレイMCAよりも上方に設けられる場合等においては、グローバルビット線GBLをメモリ層ML0~ML2より上方に設けることにより、センスアンプ回路とメモリ層ML0~ML2との間の配線容量を削減して、読出動作等を高速に実行することが可能である。例えば、メモリセルアレイMCAとセンスアンプ回路とを異なる基板上に形成し、これら2つの基板を貼合する場合等には、センスアンプ回路がメモリセルアレイMCAよりも上方に設けられる場合がある。 As described above, in the semiconductor memory devices according to the first and second embodiments, the sense amplifier circuit is provided in the region immediately below the memory cell array MCA on the upper surface of the semiconductor substrate Sub. In such a configuration, by providing the global bit lines GBL below the memory layers ML0 to ML2, the wiring capacity between the sense amplifier circuit and the memory layers ML0 to ML2 can be reduced, and the read operation and the like can be performed at high speed. It is possible to Similarly, for example, in the case where the sense amplifier circuits are provided above the memory cell array MCA, by providing the global bit lines GBL above the memory layers ML0 to ML2, the sense amplifier circuits and the memory layers ML0 to ML2 are separated from each other. It is possible to reduce the wiring capacity between and to perform read operations and the like at high speed. For example, when the memory cell array MCA and the sense amplifier circuit are formed on different substrates and these two substrates are bonded together, the sense amplifier circuit may be provided above the memory cell array MCA.
また、以上の説明では、Z方向において隣り合う2つのトランジスタTrC,TrBが、お互いのチャネル領域を介して隣り合う様な構造を採用していた。しかしながら、例えば、Z方向において隣り合う2つのトランジスタTrC,TrBが、お互いのゲート電極を介して隣り合う様な構造を採用しても良い。 Also, in the above description, a structure is adopted in which two transistors TrC and TrB that are adjacent in the Z direction are adjacent to each other with their channel regions interposed therebetween. However, for example, a structure may be adopted in which two transistors TrC and TrB that are adjacent in the Z direction are adjacent to each other with their gate electrodes interposed therebetween.
また、以上の説明では、トランジスタ構造110に接続されるメモリ部として、キャパシタCpCが採用される例について説明した。しかしながら、メモリ部は、キャパシタCpCでなくても良い。例えば、メモリ部は、強誘電体、強磁性体、GeSbTe等のカルコゲン材料又はその他の材料を含み、これら材料の特性を利用してデータを記録するものであっても良い。例えば、以上において説明したいずれかの構造において、キャパシタCpCを形成する電極間の絶縁層に、これら材料のいずれかを含ませても良い。
Also, in the above description, an example in which the capacitor CpC is employed as the memory unit connected to the
[その他]
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
[others]
While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.
Sub…半導体基板、ML0~ML2…メモリ層、TL…トランジスタ層、BL…ビット線、WL…ワード線、PL…プレート線、TrC,TrB,TrL,TrT…トランジスタ、102…導電層、104…導電層、110…トランジスタ構造、120…導電層、130…キャパシタ構造、140…トランジスタ構造、150…導電層。
Sub... Semiconductor substrate ML0 to ML2... Memory layer TL... Transistor layer BL... Bit line WL... Word line PL... Plate line TrC, TrB, TrL, TrT...
Claims (19)
前記基板の表面と交差する第1方向に並ぶ複数のメモリ層と、
前記複数のメモリ層よりも前記基板に近い位置、又は、前記複数のメモリ層よりも前記基板から遠い位置に設けられた第1配線と、
前記複数のメモリ層と、前記第1配線と、の間に設けられたトランジスタ層と、
前記第1方向に延伸し、前記複数のメモリ層及び前記トランジスタ層に接続された第2配線と
を備え、
前記複数のメモリ層は、それぞれ、
メモリ部と、
前記メモリ部及び前記第2配線の間に電気的に接続された第1半導体層と、
前記第1半導体層と対向する第1電極と、
前記第1方向と交差する第2方向に延伸し、前記第1電極に接続された第3配線と、
前記第3配線の前記第2方向における一端部に接続された第2半導体層と、
前記第2半導体層と対向する第2電極と
を備え、
前記トランジスタ層は、
前記第1配線及び前記第2配線の間に電気的に接続された第3半導体層と、
前記第3半導体層と対向する第3電極と
を備える半導体記憶装置。 a substrate;
a plurality of memory layers arranged in a first direction intersecting the surface of the substrate;
a first wiring provided at a position closer to the substrate than the plurality of memory layers or at a position farther from the substrate than the plurality of memory layers;
a transistor layer provided between the plurality of memory layers and the first wiring;
a second wiring extending in the first direction and connected to the plurality of memory layers and the transistor layer;
Each of the plurality of memory layers includes:
a memory unit;
a first semiconductor layer electrically connected between the memory section and the second wiring;
a first electrode facing the first semiconductor layer;
a third wiring extending in a second direction intersecting the first direction and connected to the first electrode;
a second semiconductor layer connected to one end of the third wiring in the second direction;
a second electrode facing the second semiconductor layer,
The transistor layer is
a third semiconductor layer electrically connected between the first wiring and the second wiring;
and a third electrode facing the third semiconductor layer.
前記第3配線の前記第2方向における他端部に接続された第4半導体層と、
前記第4半導体層と対向する第4電極と
を備える請求項1記載の半導体記憶装置。 Each of the plurality of memory layers includes:
a fourth semiconductor layer connected to the other end of the third wiring in the second direction;
2. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a fourth electrode facing said fourth semiconductor layer.
前記第2方向に延伸し、前記第3電極に接続された第4配線と、
前記第4配線の前記第2方向における一端部に接続された第5半導体層と、
前記第5半導体層と対向する第5電極と
を備える請求項1又は2記載の半導体記憶装置。 The transistor layer is
a fourth wiring extending in the second direction and connected to the third electrode;
a fifth semiconductor layer connected to one end of the fourth wiring in the second direction;
3. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a fifth electrode facing said fifth semiconductor layer.
前記第4配線の前記第2方向における他端部に接続された第6半導体層と、
前記第6半導体層と対向する第6電極と
を備える請求項3記載の半導体記憶装置。 The transistor layer is
a sixth semiconductor layer connected to the other end of the fourth wiring in the second direction;
4. The semiconductor memory device according to claim 3, further comprising: a sixth electrode facing said sixth semiconductor layer.
請求項1~4のいずれか1項記載の半導体記憶装置。 5. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said memory section is a capacitor.
請求項1~5のいずれか1項記載の半導体記憶装置。 6. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said first semiconductor layer and said third semiconductor layer each contain an oxide semiconductor.
請求項1~6のいずれか1項記載の半導体記憶装置。 The first semiconductor layer and the third semiconductor layer each include at least one element selected from gallium (Ga) and aluminum (Al), indium (In), zinc (Zn), and oxygen (O). 7. The semiconductor memory device according to claim 1, comprising:
前記基板の表面と交差する第1方向に並ぶ複数のメモリ層と、
前記複数のメモリ層よりも前記基板に近い位置、又は、前記複数のメモリ層よりも前記基板から遠い位置に設けられた第1配線と、
前記複数のメモリ層と、前記第1配線と、の間に設けられたトランジスタ層と、
前記第1方向に延伸し、前記複数のメモリ層に接続された第2配線と、
前記第1方向に延伸し、前記複数のメモリ層及び前記トランジスタ層に接続された第3配線と
を備え、
前記複数のメモリ層は、それぞれ、
前記第2配線と対向する第1電極と、
前記第1電極及び前記第3配線の間に電気的に接続された第1半導体層と、
前記第1半導体層と対向する第2電極と
を備え、
前記トランジスタ層は、
前記第1方向から見て前記第1電極と重なる位置に設けられ、前記第1配線に電気的に接続された第3電極と、
前記第3電極及び前記第3配線の間に電気的に接続された第2半導体層と、
前記第2半導体層と対向する第4電極と
を備える半導体記憶装置。 a substrate;
a plurality of memory layers arranged in a first direction intersecting the surface of the substrate;
a first wiring provided at a position closer to the substrate than the plurality of memory layers or at a position farther from the substrate than the plurality of memory layers;
a transistor layer provided between the plurality of memory layers and the first wiring;
a second wiring extending in the first direction and connected to the plurality of memory layers;
a third wiring extending in the first direction and connected to the plurality of memory layers and the transistor layer;
Each of the plurality of memory layers includes:
a first electrode facing the second wiring;
a first semiconductor layer electrically connected between the first electrode and the third wiring;
a second electrode facing the first semiconductor layer,
The transistor layer is
a third electrode provided at a position overlapping with the first electrode when viewed from the first direction and electrically connected to the first wiring;
a second semiconductor layer electrically connected between the third electrode and the third wiring;
and a fourth electrode facing the second semiconductor layer.
請求項8記載の半導体記憶装置。 9. The semiconductor memory device according to claim 8, wherein said third electrode faces said second wiring.
前記コンタクト電極の前記第1方向の一端は、前記第1配線に接続され、
前記コンタクト電極の前記第1方向の他端は、前記第3電極の前記第1方向における一方側の面に接続されている
請求項8又は9記載の半導体記憶装置。 A contact electrode extending in the first direction,
one end of the contact electrode in the first direction is connected to the first wiring;
10. The semiconductor memory device according to claim 8, wherein the other end of said contact electrode in said first direction is connected to one surface of said third electrode in said first direction.
請求項8~10のいずれか1項記載の半導体記憶装置。 11. The semiconductor memory device according to claim 8, wherein said first semiconductor layer and said second semiconductor layer each contain an oxide semiconductor.
請求項8~11のいずれか1項記載の半導体記憶装置。 The first semiconductor layer and the second semiconductor layer each include at least one element selected from gallium (Ga) and aluminum (Al), indium (In), zinc (Zn), and oxygen (O). 12. The semiconductor memory device according to claim 8, comprising:
前記基板の表面と交差する第1方向に並ぶ複数のメモリ層と、
前記複数のメモリ層よりも前記基板に近い位置、又は、前記複数のメモリ層よりも前記基板から遠い位置に設けられた第1配線と、
前記複数のメモリ層と、前記第1配線と、の間に設けられたトランジスタ層と、
前記第1方向に延伸し、前記複数のメモリ層及び前記トランジスタ層に接続された第2配線と
を備え、
前記複数のメモリ層は、それぞれ、
メモリ部と、
前記メモリ部及び前記第2配線の間に電気的に接続された第1半導体層と、
前記第1半導体層と対向する第1電極と
を備え、
前記トランジスタ層は、
前記第1配線及び前記第2配線の間に電気的に接続された第2半導体層と、
前記第2半導体層と対向する第2電極と
を備え、
前記第2半導体層は、前記第2電極の前記第1方向における一方側及び他方側の面と対向する
半導体記憶装置。 a substrate;
a plurality of memory layers arranged in a first direction intersecting the surface of the substrate;
a first wiring provided at a position closer to the substrate than the plurality of memory layers or at a position farther from the substrate than the plurality of memory layers;
a transistor layer provided between the plurality of memory layers and the first wiring;
a second wiring extending in the first direction and connected to the plurality of memory layers and the transistor layer;
Each of the plurality of memory layers includes:
a memory unit;
a first semiconductor layer electrically connected between the memory section and the second wiring;
a first electrode facing the first semiconductor layer,
The transistor layer is
a second semiconductor layer electrically connected between the first wiring and the second wiring;
a second electrode facing the second semiconductor layer,
The second semiconductor layer faces one side and the other side of the second electrode in the first direction. A semiconductor memory device.
請求項13記載の半導体記憶装置。 14. The semiconductor memory device according to claim 13, wherein the first semiconductor layer faces one side and the other side of the first electrode in the first direction.
前記第1断面において、前記複数の第1半導体層のうちの一つは、前記第1電極の、前記第1方向と交差する第2方向における一方側及び他方側の面と対向する
請求項13又は14記載の半導体記憶装置。 If a cross section that is perpendicular to the first direction and includes a part of one of the plurality of first semiconductor layers is defined as a first cross section,
13. In the first cross section, one of the plurality of first semiconductor layers faces one side surface and the other side surface of the first electrode in a second direction intersecting with the first direction. 15. The semiconductor memory device according to 14.
前記第2断面において、前記複数の第2半導体層のうちの一つは、前記第2電極の、前記第1方向と交差する第2方向における一方側及び他方側の面と対向する
請求項13~15のいずれか1項記載の半導体記憶装置。 If a cross section that is perpendicular to the first direction and includes a part of one of the second semiconductor layers is defined as a second cross section,
13. In the second cross section, one of the plurality of second semiconductor layers faces one side surface and the other side surface of the second electrode in a second direction intersecting the first direction. 16. The semiconductor memory device according to any one of items 1 to 15.
請求項13~16のいずれか1項記載の半導体記憶装置。 17. The semiconductor memory device according to claim 13, wherein said memory section is a capacitor.
請求項13~17のいずれか1項記載の半導体記憶装置。 18. The semiconductor memory device according to claim 13, wherein said first semiconductor layer and said second semiconductor layer each contain an oxide semiconductor.
請求項13~18のいずれか1項記載の半導体記憶装置。
The first semiconductor layer and the second semiconductor layer each include at least one element selected from gallium (Ga) and aluminum (Al), indium (In), zinc (Zn), and oxygen (O). 19. The semiconductor memory device according to claim 13, comprising:
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